高分子化學課程介紹教學主要內容包括：1.高分子化學的基本概念2.各種類型聚合反應的簡單介紹3.聚合方法介紹4.聚合物的化學反應及典型聚合物的合成

學科

高分子化學：研究高分子合成和高分子反應的學科，擔負為高分子科學研究提供新生化合物、為國民經(jīng)濟提供新材料及合成方法的任務。2023/1/31成績合成平時:10分作業(yè):10分期中考試:20分期末考試:60分加分：10分2023/1/31高分子化合物：簡稱高分子，也稱聚合物或高聚物特點：1.分子量為104～107。2.由許多相同的、結構簡單的單元通過共價鍵重復鍵接而成的化合物。1.1定義一、高分子的基本概念塑料、橡膠、纖維、涂料、粘結劑化學家提出：一般人認為：2023/1/31聚氯乙烯(PVC)分子量(5～15萬)方括號表示重復連接，方括號內是重復連接的單元，n代表重復單元數(shù)。縮寫為單體：合成聚合物的化合物。聚氯乙烯的單體：1.2基本概念2.1.1按成品的性能與用途分二、聚合物分類及命名2.1聚合物的分類工業(yè)三大合成材料：橡膠、纖維、塑料2.1.2按主鏈結構分1）碳鏈聚合物大分子主鏈由碳原子組成。絕大多數(shù)烯類和二烯類聚合物2）雜鏈聚合物主鏈上除C外還有O、N、S等雜原子。如：聚酯、聚醚、聚氨酯、聚硫橡膠等。3）元素有機聚合物（半有機高分子）主鏈上無碳原子，主要由硅、鋁、氧、氮、硫等元素組成，但側基由有機基團組成，如烷基、芳基等。如：有機硅橡膠。4）無機高分子主鏈和側基均無碳原子。名稱俗名英文名稱俗名英文聚乙烯PEpolyethylene聚碳酸酯PCpolycarbonate聚丙烯PPpolypropylene聚丙烯酰胺PAMpolyacrylamide聚異丁烯PIBpolyisobutylene聚丙烯酸甲酯PMApolymethylacrylate聚苯乙烯PSpolystyrene聚甲基丙烯酯甲酯PMMApolymethylmethacrylate聚氯乙烯PVCPolyvinylchloride聚醋酸乙烯PVAcpolyvinylacetate聚四氟乙烯PTFEpolytetrafluoroethylene聚乙烯醇PVApolyvinylalcohol聚丙烯酸PAApolyacrylicacid聚丁二烯PBpolybutadiene聚酯PETpolyester聚丙烯腈PANpolyacrylnitrile2023/1/31單體聚合物聚合反應按元素組成和結構變化：加聚，縮聚，開環(huán)聚合三、聚合反應2023/1/313.1.1加聚反應烯類單體加成而聚合起來的反應

加聚反應的生成物

加聚物無副產(chǎn)物3.1按單體和聚合物的組成、結構變化分類加聚物：結構單元與單體組成相同；分子量是單體分子量的整數(shù)倍2023/1/313.1.2縮聚反應官能團間反應，縮聚物有特征結構官能團；有低分子副產(chǎn)物；縮聚物和單體分子量不成整數(shù)倍。單體經(jīng)多次縮合而聚合成大分子的反應縮聚反應的主產(chǎn)物

縮聚物3.2按聚合機理或動力學分類20世紀五十年代Flory提出

連鎖聚合——活性中心(activecenter)引發(fā)單體，迅速連鎖增長大部分縮聚屬于逐步機理大多數(shù)烯類加聚屬于連鎖機理自由基聚合陽離子聚合陰離子聚合活性中心不同逐步聚合——無活性中心，單體官能團間相互反應而逐步增長

第三章自由基聚合

2023/1/312023/1/31一、自由基聚合的基元反應3.3自由基聚合機理1.鏈引發(fā)：形成單體自由基活性中心的反應鏈引發(fā)由兩步組成：

初級自由基的形成

單體自由基的形成2023/1/31特點：放熱反應，聚合熱約為85KJ/mol；增長速率快。2.鏈增長：迅速形成大分子鏈2023/1/31鏈終止反應可分為：偶合終止和歧化終止兩種方式。3.鏈終止鏈自由基失去活性，反應停止，形成穩(wěn)定聚合物的反應稱為鏈終止反應。2023/1/314鏈轉移：活性種從一條大分子鏈轉移給另一分子，形成新的活性種繼續(xù)增長，而原來的大分子終止，稱為鏈轉移反應。塑料的定義和特點4.1.1什么是塑料？是一類在常溫下有固定的形狀和強度，在高溫下具有可塑性的高分子材料。塑料的熔融溫度一般僅200℃左右，比鋼鐵低得多，因此容易加工是塑料區(qū)別于其他材料的重要特點。大多數(shù)塑料都能在加熱時反復地塑化，稱之為熱塑性樹脂。熱塑性樹脂熱固性樹脂一些塑料，它們只能在第一次加工時塑化，做成固定的形狀，以后再把它加熱到熔融溫度以上，形狀不再發(fā)生變化，這類塑料稱為熱固性樹脂。Why?原因是因為它們在第一次加工時發(fā)生了化學反應，分子間形成了化學鍵，使整個分子變成象漁網(wǎng)一樣的交聯(lián)結構。線型（加工前）少量交鏈（加工中）交聯(lián)型（成型后）。4.1.2塑料的特點同無機和金屬材料相比，塑料有很多優(yōu)點。一）比重輕，強度高

常用樹脂的密度在1g?

cm-3左右，只有鋁的1/5，鋼鐵的1/10左右。

密度小，但是塑料的強度高

舉例：尼龍的密度是鐵的1/10，但尼龍的斷裂強度只比鋼絲小一半。

算一下：具有同樣強度的尼龍絲的重量只有鋼絲的1/5二）絕緣性和絕熱性好塑料高分子是一種不良導體，具有優(yōu)良的絕緣性和保溫性。因而廣泛的應用于電氣和電子絕緣和保溫隔熱領域中。在電子、電氣、雷達、電視、廣播、通訊、計算機登電子行業(yè)和儀器儀表行業(yè)中，塑料的主要用途是置備電纜的絕緣套管和電氣設備的絕緣外殼。插頭、插座、開關等都與我們生活密切相關。大多數(shù)低壓電線的絕緣層主要用什么塑料生產(chǎn)的？PVC(聚氯乙烯)絕緣性為什么近年來電力電纜和高壓電纜等用PE代替PVC呢？1、PVC(聚氯乙烯)密度>PE，減輕架空重量；

2、PVC燃燒后有毒，易造成環(huán)境污染絕熱性應用實例：

1、農(nóng)用薄膜建溫棚，東北人冬天也能吃到鮮蔬；2、導彈、火箭、航天飛機等飛行器表面的溫度達到1300℃，其表面的保護涂層就是選用導熱系數(shù)小的高分子材料，如酚醛－環(huán)氧樹脂和有機硅樹脂。三）耐腐蝕性和化學穩(wěn)定性好

耐腐蝕是環(huán)境保護要解決的一個重要課題。我國每年因腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失至少有200億。

塑料容器存放高腐蝕性液體；防腐涂料應用于設備的保護，合成纖維用于制備濾布等等。PP（聚丙?。秃瞎苤苽渥詠硭埽驽冧\水管，不會被氧化，水也不會再發(fā)黃了，亦能確保直飲水質量。自來水管放出來的水為什么發(fā)黃？四）光學性質好

有機玻璃、滌綸和PVC都是透光性很好的塑料。可以應用于制作照相膠卷和投影薄膜，塑料光盤，塑料光纖等。五）耐磨、自潤滑性能好

旱冰鞋的輪子是什么塑料制成的？

熱塑型聚氨酯PTFE六）加工性能優(yōu)良，能耗小

加工溫度低，可做成管材、板材、型材、線材等等4.2塑料主要品種塑料通用塑料日常生活中大量應用的塑料，生產(chǎn)量大，價格低廉。PE/PVC/PP/PS/ABS通用的對強度、耐磨性和其他機械性能要求較高的場合，綜合性能優(yōu)良，使用溫度在150℃以下，消耗量在萬噸以上。PA/PC/POM/PBT/PET通用工程塑料特種工程塑料使用溫度在150℃以上，消耗量在萬噸以下，具有某種特殊性能。

按照塑料的用途進行分類。4.2.1通用塑料1.結構最簡單的塑料——聚乙烯PE

發(fā)展最迅速，產(chǎn)量最大的一種塑料品種。

聚乙烯塑料的主要用途是制備薄膜經(jīng)交聯(lián)處理的LDPE已大量用于制作電纜的絕緣層2.全能的塑料——聚氯乙烯樹脂（PVC）

是因為PVC本身是一種質地很硬的塑料，但是通過加入大量增塑劑，則可以變成比PE還柔軟的塑料，用于制備各種不同的用品。為什么全能？PVC的不足之處：1、耐溫性差：－15～60℃，光熱作用下易老化（紅色塑料桶）。2、毒性：來自三方面，a,單體有毒性；b,增塑劑有毒性；c，燃燒分解時放出令人窒息的HCL3、難降解，環(huán)境污染。3.最輕的塑料——聚丙稀（PP）20世紀50年代，制得性能優(yōu)異、具有高度立體規(guī)整性和結晶度的高聚物PP。密度僅0.9g/cm3-0.91g/cm3,是通用塑料中相對密度最小的品種,無毒、無味、耐熱性好，能在110℃左右長期使用，常用作一次性茶杯、飯碗、飯盒及微波爐專用餐具等。用途：4.最鮮艷的塑料——聚苯乙烯（PS）

最早實現(xiàn)工業(yè)化的塑料之一。

特點：極易染成鮮艷的顏色，富于裝飾性。常用來制作玩具、積木、方塊。白色污染的主要來源——一次性泡沫飯盒聚苯乙烯的不足之處是質地很脆，耐沖擊強度差，純PS做的圓珠筆桿落地則碎。5.抗沖擊強度優(yōu)良的樹脂——ABS樹脂1954年美國博格－華納公司開發(fā)。

丙稀氰（Acrylonitrile）丁二烯（Butadiene）苯乙烯（Styrene）共聚，結合了三種組分的優(yōu)點，A使它具有耐化學腐蝕性，B使它具有耐沖擊性和韌性，S使它有良好的加工性、染色性。

應用：家電和汽車工業(yè)中廣泛應用，如電視機、電話及儀器儀表的外殼，冰箱的內膽。汽車零部件、泵的葉輪等。4.2.2工程塑料1.尼龍——聚酰胺合成通式：主要品種有尼龍－66，尼龍-6，尼龍-610，尼龍-1010等。后兩個數(shù)字表示二元胺和二元酸中碳原子的數(shù)目。分子中碳原子越多，聚合物的性質就越柔軟?！猃?66絲做板刷，鞋刷，尼龍-1010絲做牙刷。2.聚碳酸酯——PC合成反應：PC的主要應用：嬰兒耐瓶、飲水杯（又稱太空杯）和純凈水的水桶，可反復消毒，透光性比PMMA好。3.熱塑型聚酯——PETPET俗稱滌綸，由對苯二甲酸同乙二醇酯縮聚制成的塑料，20世紀60年代以前主要用于生產(chǎn)合成纖維，1966年日本帝人公司和荷蘭AK20公司首先將它用作工程塑料。PET的主要應用：

因為強度好，可用于制作計算機軟盤、錄音或錄像帶片基；碳酸氣飲料瓶和食用油瓶。4.聚甲醛——POMPOM是一種非常堅韌、耐磨的工程塑料，有很優(yōu)異的耐沖擊、抗疲勞性?？箯垙姸缺赛S銅和鋅還高，經(jīng)拉伸后可同剛材媲美。POM的主要應用：

代替價格昂貴的有色金屬，制備齒輪、軸承、滑塊、閥門、開關、鍵盤、拉鏈和把手等耐磨器件。6.不會碎的玻璃——聚甲基丙烯酸甲酯PMMAPMMA可見光的透光率高達92％，紫外光的透過率也高達75％。

無機玻璃…….85%,………….10%。概述纖維是指柔韌、纖細，具有相當長度、強度、彈性和吸濕性的絲狀物。大多數(shù)是不溶于水的有機高分子化合物，少數(shù)是無機物。按來源分類天然纖維棉花、羊毛、蠶絲、麻等……

化學纖維人造纖維合成纖維第四章合成纖維人造纖維再生蛋白質纖維再生纖維素纖維粘膠纖維銅氨纖維再生纖維素纖維二醋酯纖維三醋酯纖維人造纖維以天然高聚物為原料，經(jīng)過化學處理與機械加工而制得的纖維。合成纖維由合成的高分子化合物加工制成的纖維。根據(jù)大分子主鏈的化學組成，又分為雜鏈纖維和碳鏈纖維兩類。合成纖維雜纖維聚酰胺纖維聚酯纖維聚氨酯纖維等……碳鏈纖維聚丙烯睛纖維聚乙烯醇縮醛纖維等……合成纖維的優(yōu)缺點優(yōu)點：強度高、彈性好、耐穿耐用、光澤好、化學穩(wěn)定性強、耐霉腐、耐蟲蛀缺點：吸濕性差、耐熱性差、導電性差、防污性差、易起毛球、不易染色、臘狀手感棉纖維麻纖維天然纖維包括植物纖維羊毛蠶絲動物纖維棉纖維

主要成分是纖維素、水分、脂肪、蠟質、蛋白質、果膠及灰分等。

性質強度較低，延伸率較低，但吸濕強度較高。毛纖維以羊毛纖維為主，主要成分是蛋白質。紡織用的羊毛是從綿羊身上剪下的，按纖維細度、長度分級。羊毛一般呈圓柱形，從根部到頂梢逐漸變細，具有螺旋卷曲。好羊毛多數(shù)呈白色或奶油色。毛纖維性能羊毛比棉輕，強度比棉低，但彈性好，即在小變形之后能恢復到原來形狀，故其織物不易折皺。羊毛的濕強低于干強，耐酸不耐堿，受堿破壞后強力下降而顏色發(fā)黃。蠶絲

又稱為天然絲。白色，柔軟有光澤，強度高，是熱和電的不良導體。人造纖維是以天然聚合物為原料，經(jīng)過化學處理與機械加工而制得的化學纖維。具有與天然纖維相似的性能，有良好的吸濕性，透氣性和染色性，手感柔軟，富有光澤，是一類重要的紡織材料。2023/1/31類型、性能與應用第5章橡膠2023/1/31橡膠制品種類繁多，大致可分為輪胎，膠帶、膠管與膠布，工業(yè)橡膠制品，生活橡膠制品和膠乳制品等，其中輪胎的耗膠量最大，占世界橡膠總量的50%-60%。5.1概述2023/1/31國際標準化組織（ISO）對橡膠的定義：①在較小的外力作用下就具有較大的伸長能力（50%-1000%）；除去外力后，能在數(shù)秒內恢復到接近它的原始尺寸（不超過原始尺寸的百分之幾）。②保持橡膠一定伸長的應力隨溫度的升高而增加。③橡膠要達到使用要求，須經(jīng)過硫化改性工序，硫化是將線型、無定型的大分子交聯(lián)化。2023/1/31橡膠的共性

1具有橡膠狀彈性

2

具有粘彈性

3

有緩沖減震作用

4

對溫度依賴性大

2023/1/31

橡膠按其來源，可分為天然橡膠、合成橡膠兩大類。橡膠的分類天然橡膠，是指從巴西橡膠樹上采集的天然膠乳，經(jīng)過凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。天然橡膠是一種以聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，其橡膠烴（聚異戊二烯）含量在90%以上，還含有少量的蛋白質、脂肪酸、糖分及灰分等。

2023/1/31合成橡膠是各種單體經(jīng)聚合反應合成的一類高分子材料。按其性能和用途可分為通用合成橡膠和特種合成橡膠。橡膠的分類2023/1/31通用合成橡膠凡是性能與天然橡膠相近，物理機械性能和加工性能較好，能廣泛用于輪胎和其他一般橡膠制品的，稱為通用合成橡膠。1丁苯橡膠SBR2順丁橡膠BR3異戊橡膠IR4乙丙橡膠EPR5丁基橡膠IIR6氯丁橡膠CR2023/1/31特種合成橡膠凡是具有特殊性能，專門用于制作耐熱、耐寒、耐化學物質腐蝕、耐溶劑、耐輻射等特種橡膠制品橡膠稱為特種合成橡膠。1丁腈橡膠NBR2硅橡膠3氟橡膠4聚氨酯橡膠5丙烯酸酯橡膠6氯磺化聚乙烯2023/1/31橡膠制品主要原材料是生膠、再生膠、硫化膠膠粉以及各種配合劑。有些制品還需用纖維或金屬材料作為骨架材料。1.生膠包括天然橡膠和合成橡膠。天然橡膠來源于自然界中含膠植物，如橡膠樹、橡膠草和橡膠菊等，其中三葉橡膠樹含膠多，產(chǎn)量大，質量好。從橡膠樹采集的天然膠乳經(jīng)過一定的化學處理和加工，可制成濃縮膠乳和干膠，前者直接用于膠乳制品，后者用作生產(chǎn)橡膠制品的生膠。

橡膠制品2023/1/312.再生膠是廢硫化橡膠經(jīng)化學、熱及機械加工處理后所制得的，具有一定可塑性、能重新硫化的橡膠材料。再生過程中的主要反應稱為“脫硫”。再生膠可部分代替生膠使用，以節(jié)省生膠、降低成本。還可改善膠料工藝性能，提高產(chǎn)品耐油、耐老化等性能。3.硫化膠膠粉是將廢舊橡膠制品直接粉碎后制成的，與再生膠生產(chǎn)相比，膠粉生產(chǎn)工藝簡單、節(jié)能、且減少了環(huán)境污染。膠粉成本較低，力學性能也比再生膠好2023/1/314.橡膠配合劑

1硫化系統(tǒng)

2補強劑和填充劑

3軟化劑和增塑劑

4

防老劑硫化劑目的在一定條件下能使橡膠發(fā)生交聯(lián)的物質統(tǒng)稱為硫化劑。硫化促進劑目的：降低硫化溫度，縮短硫化時間，改善硫化膠的物理機械性能2023/1/31硫化活性劑（助促進劑）目的：提高促進劑的活性作用幾乎所有的促進劑都必須在活性劑存在下，才能充分發(fā)揮其促進效能。活性劑多為金屬氧化物，最常用的是氧化鋅由于金屬氧化物在脂肪酸存在下，對促進劑才有較大活性，通常是氧化鋅與硬脂酸并用。2023/1/31補強劑目的：提高硫化橡膠的扯斷強度、定伸強度、耐磨性等物理機械性能。炭黑白炭（SiO2·nH2O）超細活性碳酸鈣活性陶土2023/1/31填充劑目的：增加膠料的容積，從而降低生產(chǎn)成本或改善加工性能。沉淀碳酸鈣硫酸鋇滑石粉云母粉return2023/1/31軟化增塑